Daha çox

15.6: Paleozoik - Yerşünaslıq


The Panerozoy eon ən yeni eondur və 541 milyon il əvvəl bu günə qədər fosillərin çox olduğu dövrü təmsil edir. Panerozoy sözünün mənası “görünən həyat” deməkdir. Kütləvi olaraq bilinən köhnə qayalar Prekambrian (bəzən “görünməyən həyat” mənasını verən Kriptozoyik olaraq da adlandırılır) daha az yaygındır və yalnız nadir fosillərə sahibdir və mövcud olan fosillər yumşaq bədən həyat formalarını təmsil edir. Dırnaqlar, pulcuqlar, qabıqlar və sümüklər kimi sərt hissələrin ixtirası fosilləri daha asan qoruyub saxlamağa və beləliklə daha asan tapmağa imkan verdi. Panerozoyikin daha gənc süxurları daha çox yayılmış və fosidlərin əksəriyyətini özündə cəmləşdirdiyindən bu eonun tədqiqi daha çox təfərrüat verir. Daha sonra üç dövrə bölünür: Paleozoyik (“qədim həyat”), Mezozoyik (“orta həyat”) və Kaynozoyik (“son həyat”).

The Paleozoyik dövründə dəniz orqanizmləri üstünlük təşkil edirdi, lakin dövrün ortalarında, bitki və heyvanlar suda-quruda yaşayanlar və sürünənlər də daxil olmaqla qurub yaşamaq və çoxalmaq üçün inkişaf etmişdilər. Balıq çənə və üzgəclər əzələlərə çevrildi. Ağciyərlər inkişaf etdi və həyat dənizdən quruya çıxdı və ilk dörd ayaqlı tetrapod, suda-quruda yaşayanlar oldu. Amfibiyalar, qabıqlı yumurtaları inkişaf etdirdikdən sonra sürünənlərə çevrildi. Sürünənlərdən erkən əcdaddan məməlilərə qədər inkişaf etmişdir. Paleozoyun sonlarına yaxın olan Karbon Dövrü, Yer üzünün tarixindəki ən məhsuldar meşələrə sahib idi və Avropada və ABŞ-da sənaye inqilabını gücləndirən kömür istehsal etdi. Tektonik olaraq, erkən Paleozoyik dövründə Şimali Amerika, dövrün sonlarına doğru superqitablı Panqeya əmələ gələnə qədər digər qitələrdən ayrıldı.

Paleozoyik tektonika və paleocoğrafiya

Proterozoyun sonlarına doğru Rodiniya dağılandan sonra dəniz səviyyəsi erkən Paleozoyikdə quruya nisbətən yüksək qaldı. Bu çox ilə nəticələndi Laurentia (əsasən Şimali Amerika ilə sinonimi hesab olunur) kratonu əhatə edən dayanıqlı platformalar üzərində su ilə dolmuşdur. Ordovikdən sonra transqressiya və reqressiya zamanı dəniz səviyyəsində dalğalanma müşahidə olundu, Paleozoik boyu ümumi nisbi yüksək dəniz səviyyəsinə görə ABŞ-ın içərisində tapılan Paleozoik süxurların çoxu dəniz mənşəlidir.

Şərqi Şimali Amerikada Panqeya (bəzən Pangea kimi yazılırdı) Kembriya qədər ada qövsləri və kontinental toqquşmalarla subduktsiya və nəticədə Taconic, Acadian, Caledonian and Alleghanian (Appalachian kimi də bilinir) orogenies kimi tanınan okean hövzəsinin bağlanması da daxil olmaqla bir sıra hadisələrlə başladı [66 ; 68]. Əslən Alfred Wegener tərəfindən yaradılan Pangea adı “bütün torpaqlar” mənasını verir. Toqquşan litosferik lövhələr super qitəni meydana gətirərək bir sıra dağ silsilələri və geniş bir itmə kəmərini meydana gətirərək, Panthalassa Okeanı kimi tanınan böyük bir qlobal okean hövzəsini tərk etdi və Tethys dənizi arasında meydana gələn böyük "körfəz" in adı oldu. Laurasia (Laurentia və Avrasiyanın şimal qitələri) və Qondvana (Hindistan, Avstraliya, Antarktida və Afrikanın cənub qitələri). Panqeyada əmələ gələn toqquşan dağların aşınmış qalıqları bu gün də Appalachi, Alleghanian, Scandinavian, Marathon və Ouachita dağ silsilələri kimi mövcuddur. Alleghanian orogeniyasından gələn stress, Kolorado ştatının Pensilvaniya yaşında olan Ancestral Rocky Dağlarına qədər qərbdə çatlamaları, yüksəlmələri və deformasiyanı / qatlanmanı yenidən aktivləşdirdi.

Son 3.3 milyard ildə plaka hərəkətinin animasiyası. Pangea 4:40 işarəsində meydana gəlir.

Paleozoikin başlanğıc dövründə Şimali Amerikanın qərbindəki tektoniklər əsasən mülayim idi, çünki uzun müddətli passiv bir kənar inkişaf etdi. Devonunun başlamasından sonra, Antler orogeniyası nəhayət, günümüzdə Nevada boyu görülən arızalara və hövzə inkişafına səbəb oldu. Boynuz kəməri, çox güman ki, Şimali Amerikanın qərbinə düşən bir ada qövsünün nəticəsidir [71].

Paleozoik Təkamül

Ən erkən Paleozoyikdə əhəmiyyətli bir bioloji partlayış olub və qabıqlar, sünbüllər, dişlər və pulcuqlar kimi sərt hissələrin təkamül ixtirası da daxil olmaqla müxtəlif təkamül yollarına dair dəlillər var. Paleontoloqlar bu hadisəyə istinad edirlər Kembri partlaması, Paleozoyikdəki ilk dövrün adını daşıyır. Alimlər bunun əsl təkamül şaxələndirmə nümunəsinin təzahürü, daha asan fosilləşən canlılardan daha yaxşı qorunma və ya daha son dövrlərdə ortaya çıxan bir qaya qeydinin bir əsəri olub olmadığını mübahisələndirirlər. Asanlıqla fosilləşmiş sərt hissələrdən məhrum olan Ediacaran faunası artıq müxtəlif ola bilər və Kambriyen Partlayışının əsasını qoymuşdur [72]. Nə olursa olsun, Kembri dövründə, 541-485 milyon il əvvəl, müasir dəniz heyvanları filasının böyük əksəriyyəti meydana çıxdı [73]. Bu yeni orqanizmlərin qısa müddətdə daha mürəkkəbləşən sadə konus və ya boru şəklində qabıqları var idi. Bu həyat formalarından bəziləri bu günə qədər gəlib çatıb, bəziləri isə Kembri dövründən sonra soyları davam etməyən “eksperimental” olub. Bu dövrün fosil dəlilləri ilk dəfə Charles Walcott tərəfindən 1909-cu ildə Kanadanın qərbindəki Burgess Shale adlı bir qaya qatında aşkar edilmişdir.

Burgess Shale bir lagerstättevə ya yumşaq bədən hissələrinin təəssüratları da daxil olmaqla müstəsna qorunma fosil sahəsi. Bu, elm adamlarına, o dövrdə mövcud olan heyvanların sərt qabıqları, sünbülləri və dırnaqları ilə yanaşı nəhəng təfərrüatlarını da öyrənməyə imkan verdi. Çin və Utahdakı oxşar yaşda olan digər lagerstätte yerləri, biomüxtəlifliyin Kambriyen'de necə olduğuna dair olduqca ətraflı bir mənzərənin meydana gəlməsinə imkan verdi. Ən böyük sirr mövcud nəsillərə sığmayan və o zamana xas olan heyvanlardır. Buraya ilk mürəkkəb gözlü trilobitlər kimi məşhur fosil canlılar və bir çox başqa qəribə olanlar da daxildir Wiwaxia, tırmanışlı bir qabıq məxluq; Halusigeniya, sünbüllü gəzinti qurdu; Opabiniya, gövdəsi və ucunda tutqun pençəsi olan 5 gözlü loblu artropod; və əlaqəli Anomalokaris, zamanın alfa yırtıcısı, tutma silahları və dişlərlə dolu ölümcül dairəvi bir ağız. Ən əsası bu dövrdə insanlar üçün əhəmiyyətli bir əcdad inkişaf etmişdir. Pikaia, bölünmüş bir qurdun, ən erkən əcdadı olduğu düşünülür Chordata filum (onurğalılar da daxil olmaqla; onurğalı heyvanlar [76]). Bu heyrətləndirici canlılar təkamül yaradıcılığına bir nəzər salır. Kambriyen sonunda mollusks, brachiopods, nautiloids, gastropods, graptolites, echinoderms and trilobites inkişaf etmiş və dəniz dənizini paylaşmışlar.

Kambriyen Partlayışından sonra, Kembri təkamül heyvan xəttlərindən bəzilərini tərk edən və bəzilərini çoxaldan oxşar bir hadisə meydana gəldi. Ordovician Radiation və ya Great Ordovician Biomüxtəlifləşmə hadisəsi olaraq bilinən bu gün tanınan bir çox ümumi forma və ekosistem yayılmışdır. Buraya mollusks (istiridye və qohumları), mərcan, artropod (böcəklər və qohumları) kimi omurgasızlar və omurgalılar daha müxtəlif və mürəkkəb hala gəldi və okeanlarda üstünlük təşkil etdi [77].

Bu irəliləyişlərin ən əhəmiyyətlisi resif quran orqanizmlər ola bilər. Çoğunlukla müstəmləkə mercanından olanlar, kalsit üçün daha yaxşı okean kimyasından istifadə etdilər və Avstraliyanın Böyük Bariyer Rifi kimi müasir resiflərə bənzəyən böyük tikililər qurdular [78]. Bu zamanki orqanizmlərin çoxu ətrafda üzürdü, gizləndi və ya qayalar üzərində süründü. Qayalar qorunma potensialına, ölçüsünə (bəzi resif fosilləri dağların boyundadır) və ətraflarında və yerində bir ekosistem yaratmaq qabiliyyətinə görə bu qədər əhəmiyyətlidir. Jeoloji qeydlərdə az sayda digər fosil yığımı, resiflərdən daha çox müxtəliflik və mürəkkəblik təklif edə bilər. Ordovikondakı isti temperatur və yüksək dəniz səviyyələri, çox güman ki, bu müxtəlifliyə təkan verdi.

Buzlaq çöküntüləri və bununla əlaqəli dəniz səviyyəsinin düşməsi sübutlarına əsaslanan kiçik bir buz dövrü, fosil qeydlərində sənədləşdirilən ilk Ordovikanın sonunda dramatik kütləvi yox olmasına gətirib çıxardı. Meşşək nəsli qeyri-adi dərəcədə çox sayda növün qəflətən yox olub yoxa çıxmasıdır və bu fosil qeydlərində müşahidə edilə bilər (aşağıdakı videoya baxın). Həyat Siluriyada geri döndü [78]. Ən böyük təkamül hadisəsi, balıqların yeni qidalanma strategiyalarına imkan verməsi və yeni ekoloji nişlər açması üçün qabaqcıl gill cütlərinin çənələrə çevrilməsi idi.

Kütləvi sönmələri və necə təyin olunduqlarını izah edən 3 dəqiqəlik video.

Siluriya quru bitkiləri və heyvanlarına dair ilk sübutları verir [80; 81]. Buraya ilk dəfə damar bitkisi daxildir, Cooksonia, odun toxumaları, su və qida, toxum və köklərin daşınması üçün damarlar. İlk sümüklü balıq və köpək balığı da ilk ibtidai çənələri əhatə edən Siluriyadır. Bu, eyni zamanda plasodermlər kimi tanınan zirehli balıqların başlanğıcını gördü. Böcəklər, hörümçəklər, əqrəblər və xərçəngkimilər quru və şirin su yaşayış yerlərində məskunlaşmağa başladılar.

Balıqların əsri adlandırılan Devon, üzümlü balıqlarda və çənə balıqlarında [85] artım gördü. Lob qanadlı balıqlar (müasir ağciyər balığı və coelacanthın qohumları) nəhayət tetrapodlara çevrilmələri üçün vacibdir, quruda hakimiyyəti davam edən dörd ayaqlı canlılar. Gəzinti balıqlarına ilk dəlil Tiktaalik (təqribən 375 milyon il əvvəl), amfibiyalara səbəb oldu. [87]. Əksər amfibiyalar quruda yaşayırlar, amma suya yumşaq yumurta qoyurlar. Daha sonra quruda möhkəm qabıqlı yumurta qoyan sürünənlərə çevriləcəkdilər. Torpaq bitkiləri də ilk ağaclara və meşələrə çevrilmişdir [88]. Devoniyanın sonlarına yaxın başqa bir kütləvi məhv hadisəsi baş verdi. Bu yox olma, şiddətli olsa da, hadisənin və ya hadisələrin vaxtında geniş dəyişikliklərlə ən az müvəqqəti olaraq təyin olunur. Ən çox zərbə vuran orqanizmlər dəniz ekosistemlərində dramatik dəyişikliklərə səbəb oldu [89].

Karbonifer adlanan növbəti dövr (Şimali Amerika geoloqları bunu Mississippi və Pensilvaniya dövrlərinə böldülər), indiyə qədər məlum olan ən yüksək oksigen səviyyələrini gördülər, meşələrdə (məsələn, ferns, clubmosses) və bataqlıqlarda üstünlük təşkil edirdi [90]. Bu millipede kimi indiyədək ən böyük artropodların meydana gəlməsinə kömək etdi Arthropleura, 2,5 metr (6,4 fut) uzunluğunda! Həm də yeni bir heyvan qrupunun - sürünənlərin yüksəlməsini gördü. Sürünənlərin suda-quruda yaşayanlar üzərində olan təkamül üstünlüyü, çoxalma üçün qeyri-su mühitlərinə güvənmələrini təmin edən amniot yumurtasıdır (qoruyucu qabıqlı yumurta). Bu, suda-quruda yaşayanlara nisbətən sürünənlərin quru quruluşunu genişləndirdi. Bu sürətlə inkişaf edən həyat, xüsusilə bitki həyatı, atmosferdən karbon dioksid çıxarıldıqca soyutma temperaturu yaratdı [92]. Orta Karbon dövrü ilə bu soyuducu temperaturlar buz dövrünə (Karoo Buzlaşması deyilir) və az məhsuldar meşələrə səbəb oldu. Sürünənlər suda-quruda yaşayanlarla müqayisədə xeyli yaxşılaşdı və bu da onların çoxalmasına səbəb oldu [93]. Bu buzlaq hadisəsi erkən Permyaya qədər davam etdi [94].

Pangeaya görə, Panqeya yığılmış halda, superkontinent quruducu bir iqlimə və sürünənlərin daha da müxtəlifləşməsinə və hökmranlığına səbəb oldu [95]. Bu isti-iqlim şəraitində inkişaf edən qruplar sonda dinozavrlara yayıldı. Sinapsidlər olaraq bilinən başqa bir qrup, nəticədə məməlilərə çevrildi. Məşhur yelkən dəstəkli sinapsidlər Dimetrodon ümumiyyətlə dinozavrlarla qarışdırılır. Pelikozavrlar (Pensilvaniyadan erkən Permiyə kimi) Dimetrodon) yaxşı fərqlənmiş diş həkimi kimi məməli xüsusiyyətlərin başlanğıcını göstərən ilk sinapsidlər qrupu: kəsici dişlər, alt və yuxarı çənələrdə və yanaq dişlərində yüksək dərəcədə inkişaf etmiş köpəklər, premolar və azı dişləri. Permin sonlarından başlayaraq terapsidlər (və ya məməlilərə bənzər sürünənlər) adlanan ikinci qrup sinapsidlər inkişaf edir və məməlilərin əcdadları olurlar.

Permian kütləvi məhv edilməsi

Paleozoy erasının sonu yer üzü tarixindəki ən böyük kütləvi məhv ilə qeyd olunur. Paleozoyik dövrü iki daha kiçik kütləvi yoxa çıxdı, lakin bunlar o qədər böyük deyildi Permian kütləvi məhv edilməsi, eyni zamanda Permian-Triaslı Sönmə hadisəsi olaraq da bilinir. Dəniz növlərinin 96% -ə qədərinin və quruda yaşayan (quruda) onurğalıların% 70-inin yoxa çıxdığı təxmin edilir. Dəniz əqrəbləri və trilobitlər kimi bir çox məşhur orqanizm, fosil qeydlərində bir daha görünməmişdir. Bu qədər geniş yayılmış nəsli kəsilmə hadisəsinə nə səbəb oldu? İlə əlaqəli geniş vulkanizmə aid olsa da, tam səbəb hələ də müzakirə olunur Sibir tələlərinəsli kəsilmə hadisəsinə təsadüf edən Yer üzündə bilinən ən böyük daşqın bazalt yataqlarından biri olan [100]. Püskürmə ölçüsünün 3 milyon kub kilometrdən çox olduğu təxmin edilir [101], bu məşhur 1980 Mt.dan təxminən 4.000.000 qat daha böyükdür. Vaşinqtonda Müqəddəs Helens püskürməsi. Qeyri-adi dərəcədə böyük vulkan püskürməsi atmosferə çoxlu miqdarda zəhərli qaz, aerozol və istixana qazı töhvəsi verərdi. Bundan əlavə, bəzi dəlillər vulkanizmin atmosferə metan (istixana qazı) buraxan geniş kömür yataqlarını yandırdığını göstərir. Fəsil 15-də müzakirə olunduğu kimi, istixana qazları iqlimin istiləşməsinə səbəb olur. Sibir tələlərindəki bu geniş istixana qazlarının əlavə edilməsi, iqlimi sürətlə dəyişdirən, okeanları asidləşdirən, qida zəncirlərini pozan, karbon dövrü pozan və ən böyük kütləvi məhv olan qaçaq istixana təsirinə səbəb ola bilər]

İstinadlar

66. Rodgers J (1971) Taconic Orogeny. Geol Soc Am Bull 82: 1141–1178

68. McKerrow WS, Mac Niocaill C, Dewey JF (2000) Kaledoniya orogeniyası yenidən təyin olundu. J Geol Soc London 157: 1149–1154

71. Speed ​​RC, Sleep NH (1982) Buynuz orogeniyası və torpaq hövzəsi: Bir model. Geol Soc Am Bull 93: 815-88

72. Schiffbauer JD, Huntley JW, O'Neil GR, et al (2016) Son Ediacaran Wormworld faunası: Kambriyen Partlayışının ekoloji mərhələsini təyin etmək. GSA Bu gün 26

73. Morris SC (1998) Yaradılış potası: Burgess Shale və heyvanların artması. Petersonun

76. Morris SC, Caron J-B (2012) Pikaia gracilens, Britaniya Kolumbiyasının Orta Kembriyasından bir kök qrupu akkordatı. Biol Rev Camb Philos Soc 87: 480-512

77. Webby BD, Paris F, Droser ML, Percival IG (2012) Great Ordovician Biodiversification Event. Columbia University Press

78. Munnecke A, Calner M, Harper DAT, Servais T (2010) Ordovician and Silurian dəniz-su kimyası, dəniz səviyyəsi və iqlimi: Sinopsis. Paleogeogr Paleoklimatol Paleoekol 296: 389-413

80. Niklas KJ (1976) Bəzi damar olmayan paleozoik bitkilərin kimyəvi müayinələri. Brittonia 28: 113-137

81. Selden P, Read H (2007) Ən qədim quru heyvanları: Şotlandiyadan olan Silur millipedes. Redaktorlar 36

85. Rücklin M, Donoghue PCJ, Johanson Z, et al (2012) Ən erkən çənəli omurgalılarda diş və çənələrin inkişafı. Təbiət 491: 748-751

87. Niedźwiedzki G, Szrek P, Narkiewicz K, et al (2010) Polşanın ilk Orta Devon dövründən Tetrapod yolları. Təbiət 463: 43-48

88. Stein WE, Mannolini F, Hernick LV, et al (2007) Nəhəng kladoksilopsid ağacları, Gilboa’da yer üzünün ən erkən meşə kötüklərinin sirrini həll edir. Təbiət 446: 904-907

89. McGhee GR (1996) Gec Devonun Kütləvi Söndürülməsi: Frasya / Adi Böhranı. Columbia University Press

90. Beerling D (2008) Zümrüd planet: bitkilərin Yer üzünün tarixini necə dəyişdirdi. Çıxış Oksford

92. Montañez IP, Tabor NJ, Niemeier D, et al (2007) Son Paleozoyik azalma zamanı CO2 məcburi iqlim və bitki örtüyünün qeyri-sabitliyi. Elm 315: 87-91

93. Sahney S, Benton MJ, Falcon-Lang HJ (2010) Yağış meşələrinin çökməsi Euramerica’da Karbonifer tetrapod şaxələndirilməsinə səbəb oldu. Geologiya

94. López-Gamundí OR, Buatois LA (2010) Giriş: Gondvanadakı Son Paleozoik buzlaq hadisələri və postglasial transqressiyalar. Amerika Geoloji Cəmiyyəti Xüsusi Sənədlər 468: v – viii

95. Parrish JT (1993) Superqitab Panqeyasının iqlimi. J Geol 101: 215-223

100. Burgess, S. D .; Muirhead, J. D .; Bowring, S. A. (2017) Sibir tələləri eşiklərinin ilkin nəbzi, son Permian kütləvi məhvinin başlanğıcıdır. Təbiət Kommunikasiyaları 8

101. Reichow MK, Pringle MS, Al’Muhammedov AI, et al (2009) Sibir tələlərinin püskürməsinin vaxtı və dərəcəsi böyük magmatik vilayət: Son Perm ətraf mühit böhranının nəticələri. Earth Planet Sci Lett 277: 9-20


Alp dağlarında zolaqlı amfibolitlər: erkən paleozoyik peralumin magmatizmi ilə əlaqəli yeni bir şərh

Strona-Ceneri Bölgəsi, Alp aşırı təzyiqinin əsasən kövrək və aşağı dərəcəli və ya hətta olmadığı yerdəki Insubric xəttinin cənubundadır. Metronorf olmayan Permo-Karbon çöküntüləri və müdaxiləsi xaricində Strona-Ceneri Bölgəsi, paragneisses, migmatitlər, peraluminous ortogneisses və meta-gabbros və meta-ultramafics ilə əlaqəli bantlı amfibolitlərdən ibarət bir Ordovik gneys kompleksidir. Yağlama xəttinin şimalında yerləşən digər Ordovik gneys terranlarının fərdi xarakterlərinə baxmayaraq, ən çox nəzərə çarpan Aar Massif, Gotthard, Silvretta və Ötztal napları, oxşar genoloji prosesləri göstərən oxşar litoloji formasyonları və Mesozoydan əvvəl quruluşlarını göstərirlər. Bu gneys terranlarındakı geoloji xəritələrin reviziyası və yeni sahə müşahidələri zolaqlı amfibolit formasiyalarının migmatitlər və ortogneisslərlə xarakterik məkan əlaqələrini göstərir. Peraluminous süxurların (para- və ortogneisses) və aralarında ara litoloji çatışmazlığı olan bazalt amfibolitlərin ziddiyyətli kimyası, subdüksiyon-yığılma kompleksi daxilində peraluminous yay magmatizminin qəbulu ilə izah edilə bilər. Bu modeldə amfibolitlər subduksiya-yığılma kompleksinin təməlində dayanan və peraluminöz ərimələrin istehsalı üçün istilik verən ilkin bazaltları təmsil edir. Həcm qiymətləndirmələri qarışıq olmayan bazaltlardan və ümumi qalınlığı bir neçə kilometr olan peraluminous ərimələrdən ibarət olan “qarışmaq zonası” nı göstərir. Bu “qarışmaq zonasında” zolaqlı amfibolit formasiyalarının protolitləri meydana gəldi. Subduksiya-yığılma komplekslərinin sinaqmatik kratonlaşdırılması üçün vacib quruluş olan dik sürüşmə yarıqları magmaların, migmatitlərin və qarışıq materialların yerinin dəyişdirilməsini təmin edir. Bu, sırasıyla dik yönlü ortogneiss, deformasiya olunmuş migmatit və bantlı amfibolit formasiyalarının meydana gəlməsi ilə nəticələnir. Nəhayət, kağız qlobal miqyasda bənzər bir qəbulu göstərən erkən paleozoik peraluminous yay magmatizmi ilə bir çox digər peri-Gondwanan bölgələrini sadalayır.


John Isbell

Dr. Isbell buzlaq, buzliomarin, flüvial, deltaik, dayaz dəniz və buzlaqdan təsirlənmiş dərin dəniz çöküntüləri və çöl çöküntüləri, rift, piggyback və cratonic hövzələrində işləyən klasik bir sedimentoloq və ardıcıl stratiqrafdır. Hal-hazırda Antarktida, Argentina, Avstraliya, Cənubi Afrika, Folkland Adaları, Rusiyanın Uzaq Şərqi (Sibir), ABŞ-ın qərbində, Appalaç Dağları'nda və Viskonsin'de qaya məruz qalma üzərində işləyir. Əsəri, Yer Tarixindəki kritik fasilələr zamanı meydana gələn ətraf mühit dəyişikliklərini anlamağa yönəlmişdir. Bunlara (1) son Paleozoik Buz Çağı (LPIA), (2) sonrakı Permian-Trias istixanası (359 - 199 milyon il əvvəl) və (3) Cretaceous'dan Üçüncülüyə sona qədər və sonrasında Təbaşir nəsli kəsilmə hadisəsi (145-55 milyon il əvvəl).


15.6: Paleozoik - Yerşünaslar

Amerika Birləşmiş Ştatları hökumətinin rəsmi saytı

Rəsmi saytlarda .gov istifadə olunur
A .gov veb səhifəsi ABŞ-dakı rəsmi bir hökumət təşkilatına aiddir.

Təhlükəsiz .gov veb saytları HTTPS istifadə edir
A bağlamaq (Kilidli bir asma kilidi bağlayın

) və ya https: // .gov veb saytına etibarlı şəkildə qoşulduğunuz deməkdir. Həssas məlumatları yalnız rəsmi, təhlükəsiz veb saytlarda paylaşın.

Arizona, Kolorado, New Mexico, Utah və Wyomingdəki Yuxarı Colorado çayı hövzəsindəki Paleozoik Qayaların Geologiyası, San Juan hövzəsi xaric

Links

  • Daha çox məlumat: Milli Geoloji Xəritə Verilənlər Bazası İndeks Səhifəsi (html)
  • Sənəd: Sənəd (pdf)
  • Plitələr:
    • Plitə 1 (pdf)
    • Plitə 2 (pdf)
    • Plitə 3 (pdf)
    • Plitə 4 (pdf)
    • Plitə 5 (pdf)
    • Plitə 6 (pdf)
    • Plitə 7 (pdf)
    • Plitə 8 (pdf)
    • Plitə 9 (pdf)
    • Plitə 10 (pdf)
    • Plitə 11 (pdf)
    • Plitə 12 (pdf)
    • Plitə 13 (pdf)
    • Plitə 14 (pdf)
    • Plitə 15 (pdf)
    • Plitə 16 (pdf)
    • Plitə 17 (pdf)
    • Plitə 18 (pdf)

    Mücərrəd

    Əlavə nəşr detalları
    Nəşr növü Hesabat
    Nəşr alt növü USGS nömrəli seriya
    Başlıq Arizona, Kolorado, New Mexico, Utah və Wyomingdəki Yuxarı Colorado Çayı Hövzəsindəki Paleozoik Qayaların Geologiyası, San Juan Hövzəsi istisna olmaqla
    Seriyanın adı Professional Kağız
    Seriya nömrəsi 1411
    Fəsil A
    ISBN 0607885742
    DOI 10.3133 / s.11411A
    Nəşr Versiya 1.0
    Nəşr olunduğu il 2003
    Dil İNGİLİZ
    Təsvir 112 s. Cibində 18 boşqab
    Google Analytic Metrics Metriklər səhifəsi

    Bu hesabatın bir hissəsi və ya hamısı Portativ Sənəd Formatında (PDF) təqdim olunur. PDF sənədlərinə baxmaq və çap etmək üçün ən yaxşı nəticələr üçün sənədləri kompüterinizə yükləməyiniz və Adobe Reader ilə açmanız məsləhətdir. Brauzerinizdən açılan PDF sənədləri nəzərdə tutulduğu kimi göstərilə və ya çap edilə bilməz. Adobe Reader-in son versiyasını pulsuz yükləyin. Hesabat sənədlərinə baxmaq, yükləmək və çap etmək haqqında daha çox məlumatı burada tapa bilərsiniz.


    METODLAR

    Zirkon kristalları ənənəvi sarsıdıcı və üyütmə üsulları ilə nümunələrdən çıxarıldı, ardından Frantz maqnit ayırıcı və Dickinson və Gehrels (2008) metoduna əsasən ağır mayelərlə ayrıldı. U-Pb analizləri

    Nümunə başına 100 tək zirkon dənəsi, Arizona LaserChron Mərkəzində (Tucson, Arizona, ABŞ Əlavə Məlumat 1-ə baxın) lazerlə ablasyon - çox kollektorla induktiv olaraq birləşdirilmiş plazma kütlə spektrometriyası (LA-MC-ICPMS) ilə aparılmışdır. Analizlər, 35 mikron ləkə diametri istifadə edərək Photon Machine Analyte G2 eksimer lazerlə sirkonun ablasyonunu əhatə edir. Kiçik taxıl ölçüləri olan nümunələr üçün lazer şüasının ölçüsü 25 μm diametrə endirildi. Zirkon dənələri ölçüsü və ya forması qərəzli olmaması üçün təsadüfi analiz üçün seçilmişdir. Ablated material helium qazında U, Th və Pb izotoplarının eyni vaxtda ölçülməsi üçün kifayət qədər genişlikdə bir tüp ilə təchiz edilmiş bir Nu HR ICPMS-in plazma mənbəyinə aparıldı. Bütün ölçmələr statik rejimdə, 238 U, 232 Th və 208-207-206 Pb üçün 3 × 10 11 Ω rezistorlu Faraday dedektorları və 204 Pb və 202 Hg üçün ayrı-ayrı dynod ion sayğacları istifadə edilərək aparıldı. İon məhsuldarlığı idi

    Hər ppm üçün 0,8 mV. Hər analiz lazer söndürülmüş zirvələrdə bir 15 s inteqrasiyadan (arxa planlar üçün), lazer atəşi ilə on beş 1 s inteqrasiyadan və əvvəlki nümunəni təmizləmək və növbəti təhlilə hazırlaşmaq üçün 30 s gecikmədən ibarət idi. Ablasyon çuxuru idi

    Ümumi Pb düzəliş 206 Pb / 204 Pb ölçülməsi və Stacey and Kramers (1975) -dən ilkin Pb izotopik tərkibi və 206 Pb / 204 Pb üçün% 1,0 və 207 Pb / 204 Pb üçün 0,3% qeyri-müəyyənliklər qəbul edilərək həyata keçirilmişdir. 204 Hg-dən çıxarma ölçülmüş 202 Hg və təbii 202 Hg / 204 Hg nisbətindən istifadə edilərək həyata keçirildi (4.34). 202 Hg / 204 Hg dəyərindəki qeyri-müəyyənlik Hg-nin aşağı intensivliyi müşahidə edildiyi üçün əhəmiyyətli deyil. Ablasyon zamanı 206 Pb / 238 U və 206 Pb / 207 Pb-nin fraksiyonu, Şri Lankadan 563,5 ± 3,2 Ma yaşı olan böyük bir uyğunluqlu zirkon kristal standartının parçaları analiz edilərək izlənildi (Gehrels et al., 2008). Bu kalibrləmə düzəlişindən yaranan qeyri-müəyyənlik, çürümə sabitlərindən, birincil standartın yaşından və ümumi Pb izotopik tərkibindən gələn qeyri-müəyyənliklə birlikdə, 206 Pb / 238 U və 206 Pb / 207 Pb yaşlarına 2% sistematik səhv gətirir (2σ) . R33 məlumatların etibarlı olmasını təmin etmək üçün ikinci dərəcəli standart kimi istifadə edilmişdir. Burada bildirilən bütün nümunələr üçün R33 analizlərinin ortalama 206 Pb / 238 U yaşı bilinən yaşın% 2-si arasında idi.

    207 Pb / 206 Pb yaşı 900 Ma-dan yuxarı taxıl üçün, 206 Pb / 238 U yaşı 900 Ma-dan kiçik taxıl üçün istifadə olunur. Yaşları 400 Ma-dan yuxarı olan taxıllar% 20 uyğunsuzluq və% 5 əks uyğunlaşma ilə süzülmüşdür. Yaş qrupları, ümumi məlumat dəstində 206 Pb / 238 U və 207 Pb / 206 Pb yaşları üst-üstə düşən üç və ya daha çox dənənin müəyyənləşdirilməsi yolu ilə müəyyən edilmişdir. Məlumatların uyğunsuzluq üçün süzülməsindən sonra ən az uyğunlaşan məlumatlardan normallaşdırılmış nisbi yaş ehtimalı diaqramları quruldu (şəkil 3). Detrital zirkon yaşlarının kəmiyyət müqayisələri Kolmogorov-Smirnov (K-S) testindən istifadə etməklə aparılmışdır (Press et al., 1986). Test iki yaş bölgüsünü müqayisə edərək ehtimalını ölçərək eyni mənbələrdən olduğunu müəyyənləşdirdi (P). A P-value & lt 0.05, iki nümunənin statistik olaraq fərqlənə bilməyəcəyi sıfır fərziyyəni rədd edir. Bununla birlikdə, K-S test nəticələri, məsələn, iki nümunədə eyni iki yaş populyasiyasının üstünlük təşkil etdiyi, lakin bir qədər dəyişən nisbətlərdə olduğu zaman fərqli mənbələr nəzərdə tuta bilər (məsələn, Dickinson və digərləri, 2010). Buna görə, K-S testi ilə birlikdə yaş spektrlərinin vizual müqayisəsi istifadə edilmişdir.


    15.6: Paleozoik - Yerşünaslıq

    Ən yüksək Teton zirvələrinin şimalında, qərbində və cənubunda, yüksələn zirvələr və prekambriyen qayasının bıçaq kənarları, yamacları bəzi qədim və digər döyüşlərə bənzəyən fasiləsiz boz qayalarla palisad edilmiş yuvarlaq saplamalar və aşağı düz zirvəli zirvələrə yol verir. uzun müddət tərk edilmiş qala (şəkil 31). Daha əvvəl də qeyd edildiyi kimi, qayalar, paleozoyik dövrünə aid çökmə süxurların dayaz dənizlərin kənarında və ya kənarları boyunca yığılmış qatı təbəqələrinin proyeksiyalı kənarlarıdır. Bir zamanlar təbəqələr Prekambriyen zirzəmi süxurları boyunca qalın bir qırılmamış, az qala üfüqi bir yorğan əmələ gətirmişdi, lakin sonradan Teton fay blokunun şərq kənarının qaldırılması onları qərbə doğru çevirdi. Sonra ən yüksək zirvələrdən soyundular.

    Şəkil 31. Teton silsiləsinin qərb cinahında paleozoyik qayalar, qərbə hava çəp görünüşü. Ön planda cırıq zirvələr (sol mərkəzdə Buck Dağı, yuxarıda həddindən artıq sağda qar yamağı ilə göstərilən Wister Dağı), Prekambriyen qayalarında oyulmuşdur. Arxa planda zolaqlı qayalar çökmə qayalardır. Alyaska hövzəsi sağ üstdədir. Idaho'nun şərqindəki geniş, geniş əkilmiş bir vadi olan Teton Hövzəsi zirvədədir. A. S. Post, Washington Universiteti, 1963-cü il.

    Teton bölgəsindəki paleozoyik və daha kiçik çökmə süxurlar hər birinin adı verilən formasiyalara bölünür. Bir formasiya oxşar fiziki xüsusiyyətlərinə görə üst və alt qatlardan fərqlənə bilən qaya təbəqələrindən ibarətdir. Geoloji xəritədə göstəriləcək qədər qalın olmalıdırlar. Cədvəl 2, Grand Teton Milli Parkında və ona bitişik olan müxtəlif Paleozoik formasiyaların siyahısını verir və qalınlıqlarını və xüsusiyyətlərini göstərir. Bu çökmə süxurlar xüsusi maraq doğurur, çünki onlar yalnız geoloji tarixin mühüm bir hissəsini qeyd etmirlər, həm də bölgənin digər yerlərində neft və digər faydalı qazıntı yataqlarını ehtiva edirlər.

    Paleozoyik qayalara parkın cənub sərhədindəki Teton Village tramvayının yuxarı hissəsindən (şəkil 32) yaxından baxmaq olar. Paleozoyik süxurların daha az əlçatan, lakin eyni dərəcədə möhtəşəm bir görünüşü, parkın qərb kənarındakı Alaska hövzəsində, nəhəng bir tortun içərisindəki qatlar kimi yığılmış vəziyyətdədir (şəkil 33).

    Şəkil 32. Grand Teton Milli Parkının cənub sərhədinə yaxın paleozoyik dəniz çökmə süxurları. Teton Village tramvayının yuxarısındakı mənzərə. Milli Park Xidmətinin fotoşəkili W. E. Dilley və R. A. Mebane.

    Şəkil 33. Teton silsiləsinin qərb cinahında paleozoyik çökmə süxurların əyilmiş təbəqələrini göstərən Alyaska hövzəsi boyunca cənub-qərbə baxın. Milli Park Xidmətinin fotoşəkili.

    Alyaska hövzəsi və # 151saytında qaya və fosil rekordları

    Alaska hövzəsindəki qatlar, Paleozoyik dövrünün əksər hissəsində Teton silsiləsinin gələcək ərazisindən axan və yayılan dənizlərin salnaməsindəki açılış fəsillərini qeyri-adi bir aydınlıqla qeyd edir. Müxtəlif qaya təbəqələrində qədim sahillərdə yavaş irəliləmənin və geri çəkilməyin, uzun müddət itkin düşmüş çimərliklərdə qopan fırtına dalğalarının və bu narahat sularda yaşayan saysız-hesabsız dəniz canlılarının yavaş və mürəkkəb təkamülünün hekayələri yazılmışdır.

    Fosillərin diqqətlə öyrənilməsi hər bir əmələ gəlmənin yaşını təyin etməyə imkan verir (cədvəl 3). Fosillərin özü də daha açıq-aşkar, 250 milyon ildən çox müddət ərzində Teton mənzərəsini keçən nizamlı həyat paradının maddi sübutudur. Budur Təbiətin həyata keçirdiyi təcrübələr, qələbələr, uğursuzluqlar, qəribə, gözəl bir qeyd.

    Cədvəl 2. & # 151 Paleozoyik çökmə süxurlar Teton bölgəsidir.
    Yaş Forma Qalınlıq
    (ayaq)
    Təsvir Harada ifşa olunur
    Permian Fosforiya formasiyası 150-250 Dolomit, boz, kiraz, qumlu, qara şist və fosfat yataqları dəniz. Teton silsiləsinin şimal və qərb cinahları, Gros Ventre dağlarının şimal cinahları, cənub Jackson Hole.
    Pensilvaniyalı Tensleep və Amsden formasiyaları 600-1,500 Tensleep Qumdaşı, açıq boz, sərt, Amsden formasiyasının altındadır, bazal qırmızı qumdaşı dənizinə sahib domolit və qırmızı şist. Teton silsiləsinin şimal və qərb cinahları, Gros Ventre dağlarının şimal cinahları, cənub Jackson Hole.
    Missisip Madison Kireçtaşı 1,000-1,200 Əhəng daşı, göy-boz, sərt, qalıqları dəniz səviyyəsinə yaxın yerlərdə nazik qırmızı şist. Teton silsiləsinin şimal və qərb cinahları, Gros Ventre dağlarının şimal cinahları, cənub Jackson Hole.
    Devonian Darby formasiyası 200-500 Dolomit, tünd bozdan qəhvəyi, qəhvəyi, sərt və qəhvəyi, qara və sarı şist dəniz. Teton silsiləsinin şimal və qərb cinahları, Gros Ventre dağlarının şimal cinahları, cənub Jackson Hole.
    Ordovik Bighorn Dolomit 300-500 Dolomit, açıq boz, silisli, çox sərt ağ rəngli, dənizdəki çox incə dənəli dolomit. Teton silsiləsinin şimal və qərb cinahları, Gros Ventre dağlarının şimal və qərb cinahları, cənub Jackson Hole.
    Kembri Gallatin Kireçtaşı 180-300 Əhəng daşı, mavi-boz, sərt, nazik yataqlı dəniz. Teton silsiləsi və Gros Ventre dağlarının şimal və qərb balonları.
    Gros Ventre Formation 600-800 Ölüm Kanyonu Kireçtaşı Üzvü ilə şist, yaşıl, qabıqlı, orta dənizdə təxminən 300 fut sərt uçurum əmələ gətirən əhəngdaşından ibarətdir. Teton silsiləsinin və Gros Ventre dağlarının şimal və qərb cinahları.
    Flathead qumdaşı 175-200 Qumdaşı, qırmızı-qəhvəyi, çox sərt, qırılan qismən dəniz. Teton silsiləsinin və Gros Ventre dağlarının şimal və qərb cinahları.

    Alyaska hövzəsindəki kimi yaxşı məruz qalmış hissələrdəki təbəqələrin qanunauyğunluğu və paralel əlaqələri bütün bu süxurların tək bir fasiləsiz ardıcıllıqla çökdüyünü göstərir. Ancaq qalıq vahidlərinin fosilləri və bölgə bölgüsü bunun əslində belə olmadığını göstərir. Bu qeydin natamam təbiəti, müxtəlif formasiyaların yaşlarını mütləq geoloji zaman miqyasında tərtib etsək aydın olur (şəkil 34). Kembriya dövrünün əvvəlindən Mississippi dövrünün sonuna qədər olan müddət təxminən 285 milyon ildir. Alyaska hövzəsindəki təbəqələr təxminən 120 milyon illik bir rekorddur. Coğrafi hekayədəki səhifələrin yarısından çoxu əskikdir, baxmayaraq ki, əksər digər sahələrlə müqayisədə kitab tamamilə tamamlandı! Bu qeyd olunmamış vaxt aralığında ya Teton silsiləsi ərazisinə çöküntülər çökməmiş, ya da çökərsə eroziya yolu ilə təmizlənmişdir.

    Figure 34. Absolute ages of the formations in Alaska Basin. Shaded parts of the scale show intervals for which there is no record.

    Advance and retreat of Cambrian seas: an example

    The first invasion and retreat of the Paleozoic sea are sketched on figure 35. Early in Cambrian time a shallow seaway, called the Cordilleran trough, extended from southern California northeastward across Nevada into Utah and Idaho (fig. 35A). The vast gently rolling plain on Precambrian rocks to the east was drained by sluggish westward-flowing rivers that carried sand and mud into the sea. Slow subsidence of the land caused the sea to spread gradually eastward. Sand accumulated along the beaches just as it does today. As the sea moved still farther east, mud was deposited on the now-submerged beach sand. In the Teton area, the oldest sand deposit is called the Flathead Sandstone (fig. 36).

    Figure 35A. The first invasions of the Paleozoic sea. In Early Cambrian time an arm of the Pacific Ocean occupied a deep trough in Idaho, Nevada, and part of Utah. The land to the east was a broad gently rolling plain of Precambrian rocks drained by sluggish westward-flowing streams. The site of the Teton Range was part of this plain. Slow subsidence of the land caused the sea to move eastward during Middle Cambrian time flooding the Precambrian plain.

    Figure 35B. By Late Cambrian time the sea had drowned all of Montana and most of Wyoming. The Flathead Sandstone and Gros Ventre Formation were deposited as the sea advanced. The Gallatin Limestone was being deposited when the shoreline was in about the position shown in this drawing.

    Figure 35C. In Early Ordivician time uplift of the land caused the sea to retreat back into the trough, exposing the Cambrian deposits to erosion. Cambrian deposits were partly stripped off of some areas. The Bighorn Dolomite was deposited during the next advance of the sea in Middle and Late Ordovician time.

    (click on image for an enlargement in a new window)


    Figure 36. Conglomeratic basal bed of Flathead Sandstone and underlying Precambrian granite gneiss: contact is indicated by a dark horizontal line about 1 foot below hammer. This contact is all that is left to mark a 2-billion year gap in the rock record of earth history. The locality is on the crest of the Teton Range 1 mile northwest of Lake Solitude.

    The mud laid down on top of the Flathead Sandstone as the shoreline advanced eastward across the Teton area is now called the Wolsey Shale Member of the Gros Ventre Formation. Some shale shows patterns of cracks that formed when the accumulating mud was briefly exposed to the air along tidal flats. Small phosphatic-shelled animals called brachiopods inhabited these lonely tidal flats (fig. 37A and B) but as far as is known, nothing lived on land. Many shale beds are marked with faint trails and borings of wormlike creatures, and a few contain the remains of tiny very intricately developed creatures with head, eyes, segmented body, and tail. These are known as trilobites (fig. 37C and D). Descendants of these lived in various seas that crossed the site of the dormant Teton Range for the next 250 million years.

    Figure 37. Cambrian fossils in Grand Teton National Park. A-B. Phosphatic-shelled brachiopods, the oldest fossils found in the park. Actual width of specimens is about 1/4 inch. C-D. Trilobites. Width of C is 1/4 inch, D is 1/2 inch. National Park Service photos by W. E. Dilley and R. A. Mebane.

    As the shoreline moved eastward, the Death Canyon Limestone Member of the Gros Ventre Formation (fig. 33) was deposited in clear water farther from shore. Following this the sea retreated to the west for a short time. In the shallow muddy water resulting from this retreat the Park Shale Member of the Gros Ventre Formation was deposited. In places underwater "meadows" of algae flourished on the sea bottom and built extensive reefs (fig. 38A). From time to time shoal areas were hit by violent storm waves that tore loose platy fragments of recently solidified limestone and swept them into nearby channels where they were buried and cemented into thin beds of jumbled fragments (fig. 38B) called "edgewise" conglomerate. These are wide spread in the shale and in overlying and underlying limestones.

    Figure 38A. Distinctive features of Cambrian rocks. Algal heads in the Park Shale Member of the Gros Ventre Formation. These calcareous mounds were built by algae growing in shallow sea in Cambrian time. They are now exposed on the divide between North and South Leigh Creeks, nearly 2 miles above sea level!

    Figure 38B. Distinctive features of Cambrian rocks. Bed of "edgewise" conglomerate in the Gallatin Limestone. Angular plates of solidified lime-ooze were torn from the sea bottom by storm waves, swept into depressions, and then buried in lime mud. These fragments, seen in cross section, make the strange design on the rock. Thin limestone beds below are undisturbed. National Park Service photo by W. E. Dilley.

    AGE
    (Numbers show age in millions of years)
    FORMATION
    (Thickness)
    ROCKS AND FOSSILS
    (310)
    MISSISSIPPIAN MADISON LIMESTONE (Total about 1,100 feet, but only lower 300 feel preserved in this section) Uniform thin beds of blue-gray limestone and sparse very thin layers of shale. Brachiopods, corals, and other fossils abundant.
    (345)
    LATE AND MIDDLE DEVONIAN DARBY FORMATION (About 350 feet) Thin beds of gray and buff dolomite interbedded with layers of gray, yellow, and black shale. A few fossil brachiopods, corals, and bryozoans.
    (390)
    (425)
    LATE AND MIDDLE ORDOVICIAN
    (440)
    BIGHORN DOLOMITE (About 450 feet Leigh Dolomite Member about 40 feet thick at top) Thick to very thin beds of blue-gray or brown dolomite, white on weathered surfaces. A few broken fossil brachiopods, bryozoans. and horn corals. Thin beds of white fine-grained dolomite at top are the Leigh Member.
    (500)
    LATE CAMBRIAN
    GALLATIN LIMESTONE (100 feet) Blue-gray limestone mottled with irregular rusty or yellow patches. Trilobites and brachiopods.
    (530)
    MIDDLE CAMBRIAN GROS VENTRE FORMATION PARK SHALE MEMBER (220 feet) Gray-green shale containing beds of platy limestone conglomerate. Trilobites, brachiopods, and fossil algal beads.
    DEATH CANYON LIMESTONE MEMBER (285 feet) Two thick beds of dark-blue-gray limestone separated by 15 to 20 feet of shale that locally contains abundant fossil brachiopods and trilobites.
    WOLSEY SHALE MEMBER (100 feet) Soft greenish-gray shale containing beds of purple and green sandstone near base. A few fossil brachiopods.
    FLATHEAD SANDSTONE (175 feet) Brown, maroon, and white sandstone, locally containing many rounded pebbles of quartz and feldspar. Some beds of green shale at top.
    (570)
    PRECAMBRIAN
    Granite, gneiss, and pegmatite.

    Table 3. Formations exposed in Alaska Basin.

    Once again the shoreline crept eastward, the seas cleared, and the Gallatin Limestone was deposited. The Gallatin, like the Death Canyon Limestone Member, was laid down for the most part in quiet, clear water, probably at depths of 100 to 200 feet. However, a few beds of "edgewise" conglomerate indicate the occurrence of sporadic storms. At this time, the sea covered all of Idaho and Montana and most of Wyoming (fig. 35B) and extended eastward across the Dakotas to connect with shallow seas that covered the eastern United States. Soon after this maximum stage was reached slow uplift caused the sea to retreat gradually westward. The site of the Teton Range emerged above the waves, where, as far as is now known, it may have been exposed to erosion for nearly 70 million years (fig. 35C).

    The above historical summary of geologic events in Cambrian time is recorded in the Cambrian formations. This is an example of the reconstructions, based on the sedimentary rock record, that have been made of the Paleozoic systems in this area.

    Younger Paleozoic formations

    Formations of the remaining Paleozoic systems are likewise of interest because of the ways in which they differ from those already described.

    The Bighorn Dolomite of Ordovician age forms ragged hard massive light-gray to white cliffs 100 to 200 feet high (figs. 32 and 33). Dolomite is a calcium-magnesium carbonate, but the original sediment probably was a calcium carbonate mud that was altered by magnesium-rich sea water shortly after deposition. Corals and other marine animals were abundant in the clear warm seas at this time.

    Dolomite in the Darby Formation of Devonian age differs greatly from the Bighorn Dolomite that in the Darby is dark-brown to almost black, has an oily smell, and contains layers of black, pink, and yellow mudstone and thin sandstone. The sea bottom during deposition of these rocks was foul and frequently the water was turbid. Abundant fossil fragments indicate fishes were common for the first time. Exposures of the Darby Formation are recognizable by their distinctive dull-yellow thin-layered slopes between the prominent gray massive cliffs of formations below and above.

    The Madison Limestone of Mississippian age is 1,000 feet thick and is exposed in spectacular vertical cliffs along canyons in the north, west, and south parts of the Tetons. It is noted for the abundant remains of beautifully preserved marine organisms (fig. 39). The fossils and the relatively pure blue-gray limestone in which they are embedded indicate deposition in warm tranquil seas. The beautiful Ice Cave on the west side of the Tetons and all other major caves in the region were dissolved out of this rock by underground water.

    Figure 39. A glimpse of the sea floor during deposition of the Madison Limestone 330 million years ago, showing the remains of brachiopods, corals, and other forms of life that inhabited the shallow warm water. A. Slab in which fossils are somewhat broken and scattered. Scale slightly reduced. National Park Service photo by W. E. Dilley and R. A. Mebane. B. Slab in which fossils are remarkably complete. Silver dollar gives scale. Specimen is in University of Wyoming Geological Museum.

    The Pennsylvanian System is represented by the Amsden Formation and the Tensleep Sandstone. Cliffs of the Tensleep Sandstone can be seen along the Gros Ventre River at the east edge of the park. The Amsden, below the Tensleep, consists of red and green shale, sandstone, and thin limestone. The shale is especially weak and slippery when exposed to weathering and saturated with water. These are the strata that make up the glide plane of the Lower Gros Ventre Slide (fig. 5) east of the park.

    The Phosphoria Formation and its equivalents of Permian age are unlike any other Paleozoic rocks because of their extraordinary content of uncommon elements. The formation consists of sandy dolomite, widespread black phosphate beds and black shale that is unusually rich not only in phosphorus, but also in vanadium, uranium, chromium, zinc, selenium, molybdenum, cobalt, and silver. The formation is mined extensively in nearby parts of Idaho and in Wyoming for phosphatic fertilizer, for the chemical element phosphorus, and for some of the metals that can be derived from the rocks as byproducts. These elements and compounds are not everywhere concentrated enough to be of economic interest, but their dollar-value is, in a regional sense, comparaible to that of some of the world's greatest mineral deposits.


    Western CEDAR

    Cyclic sea level charts for the Lower Carboniferous (Mississippian), Middle and Upper Carboniferous (Pennsylvanian), and Permian show considerable variability in the duration and magnitude of third-order depositional sequences, and also in the position of general sea level as represented by second-order sea level. Transgressive and highstand system tracts are numerous on the cratonic shelves of the late Paleozoic continents. Shelf margin wedges are less well represented except at times of general lower sea levels. Most low stand wedges and all low stand fan systems are structurally deformed and make up many of the accretionary wedges and displaced terranes that lie structurally emplaced against the former Paleozoic margins of the cratons.

    More than seventy named third-order depositional sequences (mesothems) seem well defined in Carboniferous and Permian rocks. They may be grouped into six named second-order supercycles which in turn are parts of the Kaskaskia and Absaroka megacycles (or Sloss sequences).

    Most third-order sequences, wherever possible, are named for the marine limestone formation(s) or member(s) that represents the highstand facies of that particular sequence. It is also the name bearer of the associated sea level rise and fall. The second-order sequences are named for areas where the general relationships between the second-order sequences are well shown as in the Upper Mississippi River Valley, in southeastern Arizona and southwestern New Mexico, and in western Texas.

    Although glaciation appears to be the cause of the relatively snort term sea-level changes associated with tnese sequences, other longer term causes also are suspected in order to explain some of the phenomena. These longer term causes may relate to timing and rates of plate motions, orogenic events, and mid-oceanic ridge construction.


    Peter DeCelles | Recent Publications

    115. van Hinsbergen, D.J., Kapp, P., Dupont-Nivet, G., DeCelles, P.G., Lippert, P.C., Torsvik, T.H., 2011, Cenozoic deformation of Tibet, Pamir-Hindu Kush, Tien Shan and Mongolia reviewed and restored: retrodeforming intra-Asian shortening and extrusion north of India, Tectonics, v. 30, TC5003, doi:10.1029/2011TC002908.

    113. Carrapa, B., Mortimer, E., DeCelles, P.G., Bywater, S., Trimble, J., and Gehrels, G.E., 2011, Eocene-Miocene synorogenic basin evolution in the Eastern Cordillera of northwestern Argentina (25°-26°S): Regional implications for Andean orogenic wedge development: Basin Research, v. 23, p. 1-20.

    112. Fan, M., Quade, J., Dettman, D.L., DeCelles, P.G., 2011, Widespread basement erosion in late Paleocene-early Eocene in the Laramide Rocky Mountains inferred from 87 Sr/ 86 Sr ratio of bivalve fossils: GSA Bulletin, v. 123, p. 2069-2082.

    103. Leier, A., Quade, J., DeCelles, P., and Kapp, P., 2009, Stable isotopic results from paleosol carbonate in South Asia: paleoenvironmental reconstructions and selective alteration: Earth and Planetary Science Letters 279, 242-254.

    97. Pullen, A., Kapp, P., Gehrels, G.E., DeCelles, P.G., Brown, E., Fabijanic, J.M., and Ding, L., 2008, Gangdese retroarc thrust belt and foreland basin deposits in the Damxung area, southern Tibet: Journal of Asian Earth Sciences, v. 33, p. 323-336.

    92. He, S., Kapp, P., DeCelles, P.G., Gehrels, G.E., and Heizler, M., 2007, Cretaceous – Tertiary geology of the Gangdese arc in the Linzhou area, southern Tibet: Tectonophysics, v. 433, p. 15-37, doi:10.1016/j.tecto.2007.01.005.

    88. Leier, A.L., Kapp, P., Gehrels, G.E., and DeCelles, P.G., 2007, Detrital zircon geochronology of Carboniferous-Cretaceous strata in the Lhasa terrane, southern Tibet: Basin Research, v. 19, p. 361-378.

    87. DeCelles, P.G., Kapp, P., Ding, L., and Gehrels, G.E., 2007, Cretaceous-mid Tertiary basin development in the central Tibetan Plateau: Changing environments in response to changing climate, tectonic partitioning, and elevation gain: Geological Society of America Bulletin, v. 119, p. 654-680, doi: 10.1130/B26074.1.

    84. Leier, A., DeCelles, P.G., and Kapp, P., 2007, The Takena Formation of the Lhasa terrane, southern Tibet: the record of a Late Cretaceous retroarc foreland basin: Geological Society of America Bulletin, v. 119, p. 31-48.

    1. Szulc, A.G., Najman, Y., Sinclair, H.D., Pringle, M., Bickle, M., Chapman, H., Garzanti, E., Ando, S., Huyghe, P., Mugnier, J-L., Ojha, T., and DeCelles, P., 2006, Tectonic evolution of the Himalaya constrained by detrital 40Ar-39Ar, Sm-Nd and petrographic data from the Siwalik foreland basin succession, SW Nepal: Basin Research, v. 18, p. 375-392.

    81. Yoshida, M., Upreti, B.N., DeCelles, P.G., Gehrels, G.E., and Ojha, T.P., 2006, Basement history and provenance of the Tethys sediments of the Himalaya: an appraisal based on recent geochronologic and tectonic data: Bulletin of the Tethys Geological Soceity, Cairo, v. 1, p. 1-6.

    80. Gehrels, G.E., DeCelles, P.G., Ojha, T.P., and Upreti, B.N., 2006, Geologic and U-Pb geochronologic evidence for early Paleozoic tectonism in the Dadeldhura thrust sheet, far-west Nepal Himalaya: Journal of Asian Earth Sciences, v. 28, p. 385-408.

    79. Robinson, D.M., DeCelles, P.G., and Copeland, P., 2006, Tectonic evolution of the Himalayan thrust belt in western Nepal: implications for channel flow models: Geological Society of America Bulletin, v. 118 no. 7/8 p. 865–885 doi: 10.1130/B25911.1, p. 865-885.

    78. DeCelles, P.G., and Coogan, J.C., 2006, Regional structure and kinematic history of the Sevier fold-thrust belt, central Utah: Implications for the Cordilleran magmatic arc and foreland basin system, Geological Society of America Bulletin, v. 118 no. 7/8 p. 841–864 doi: 10.1130/B25759.1, p. 841-864.

    77. Gehrels, G.E., DeCelles, P.G., Ojha, T.P., and Upreti, B.N., 2006, Geologic and U-Th-Pb geochronologic evidence for early Paleozoic tectonism in the Kathmandu thrust sheet, central Nepal Himalaya: Geological Society of America Bulletin, v. 118, p. 185-198 doi:10.1130/B25753.1.

    76. McQuarrie, N., Horton, B.K., Zandt, G., Beck, S., and DeCelles, P.G., 2005, Lithospheric evolution of the Andean fold–thrust belt, Bolivia, and the origin of the central Andean plateau: Tectonophysics, v. 399, p. 15-37.

    75. Pearson, O. N., and DeCelles, P. G., 2005, Structural geology and regional tectonic significance of the Ramgarh thrust, Himalayan fold-thrust belt of Nepal: Tectonics, Vol. 24, No. 4, TC400810.1029/2003TC001617.

    74. Leier, A., DeCelles, P.G., and Pelletier, J., 2005, Mountains, monsoons, and megafans: Geology, v. 33, p. 289-292.

    73. Martin, A.J., DeCelles, P.G., Gehrels, G.E., Patchett, P.J., and Isachsen, C., 2005, Isotopic and structural constraints on the location of the Main Central thrust in the Annapurna Range, central Nepal Himalaya, Geological Society of America Bulletin, v. 117, p. 926–944 doi: 10.1130/B25646.1.

    72. Ross, G. M., Patchett, P.J., DeCelles, P.G., Heaman, L., Rosenberg, E., and Giovanni, M., 2005, Evolution of the Cordilleran orogen (southwestern Alberta) inferred from detrital mineral geochronology and Nd isotopes in the foreland: Geological Society of American Bulletin, v. 117, p. 746-763, doi 10.1130/B25564.1.

    71. DeCelles, P.G., Gehrels, G.E., Najman, Y., Martin, A.J., Carter, A., and Garzanti, E., 2004, Detrital geochronology and geochemistry of Cretaceous—Early Miocene strata of Nepal: Implications for timing and diachroneity of initial Himalayan orogenesis, Earth and Planetary Science Letters, v. 227, p. 313-330, doi:10.1016/j.epsl.2004.08.019.

    70. Ducea, M., Valencia, V.A., Shoemaker, S., Reiners, P.W., DeCelles, P.G., Maria Fernanda Campa, M.F., Morán-Zenteno, and Ruiz, J., 2004, Rates of sediment recycling beneath the Acapulco trench: Constraints from (U-Th)/He thermochronology: Journal of Geophysical Research, v. 109, B09404, doi:10.1029/2004JB003112.

    69. Horton, B.K., Constenius, K.N., and DeCelles, P.G., 2004, Tectonic control on coarse-grained foreland-basin sequences: An example from the Cordilleran foreland basin, Utah: Geology, v. 32, p. 637-640.

    68. DeCelles, P.G., 2004, Late Jurassic to Eocene evolution of the Cordilleran thrust belt and foreland basin system, western USA: American Journal of Science, v. 304, p. 105-168.

    67. Quade, J., English, N., and DeCelles, P.G., 2003, Silicate versus carbonate weathering in the Himalaya: a comparison of the Arun and Seti River watersheds: Chemical Geology, v. 202, p. 275-296.

    66. Conder, J., Butler, R.F., DeCelles, P.G., and Constenius, K.N., 2003, Paleomagnetic determination of vertical-axis rotations within the Charleston – Nebo salient, Utah: Geology, v. 31, p. 1113-1116.

    65. Gehrels, G.E., DeCelles, P.G., Martin, A., Ojha, T.P., Pinhassi, G., and Upeti, B.N., 2003, Initiation of the Himalayan orogen as an early Paleozoic thin-skinned thrust belt: GSA Today, v. 13, no. 9, p. 4-9.

    64. Robinson, D.M., DeCelles, P.G., Garzione, C.N., Pearson, O.N., Harrison, T.M., and Catlos, E.J., 2003, Kinematic model for the Main Central thrust in Nepal: Geology, v. 31, p. 359-362.

    63. Garzione, C.N., DeCelles, P.G., Hodkinson, D.G., Ojha, T.P., and Upreti, B.N., 2003, East-west extension and Miocene environmental change in the southern Tibetan plateau: Thakkhola graben, central Nepal: Geological Society of America Bulletin, v. 115, p. 3-20.

    62. DeCelles, P. G., and Horton, B. K., 2003, Implications of early-middle Tertiary foreland basin development for the history of Andean crustal shortening in Bolivia: Geological Society of America Bulletin, v. 115, p. 58-77.

    61. DeCelles, P.G., Robinson, D.M., and Zandt, G., 2002, Implications of shortening in the Himalayan fold-thrust belt for uplift of the Tibetan Plateau, Tectonics, v. 21, no. 6, 1062, doi:10.1029/2001TC001322.

    60. Robinson, D.M., DeCelles, P.G., Patchett, P.J. and Garzione, C.N., 2001, The kinematic history of the Nepalese Himalaya interpreted from Nd isotopes: Earth and Planetary Science Letters, v. 192, p. 507-521.

    59. McQuarrie, N., and DeCelles, P. G., 2001, Geometry and structural evolution of the Central Andean backthrust belt, Bolivia: Tectonics, v. 20, p. 669-692.

    58. DeCelles, P. G., Robinson, D. M., Quade, J., Ojha, T.P., Garzione, C.N., Copeland, P., and Upreti, B. N., 2001, Stratigraphy, structure, and tectonic evolution of the Himalayan fold-thrust belt in western Nepal: Tectonics, v. 20, p. 487-509.

    57. Horton, B. K., and DeCelles, P. G., 2001, Modern and ancient fluvial megafans in the foreland basin system of the central Andes, southern Bolivia: implications for drainage network evolution in fold-thrust belts: Basin Research, v. 13, p. 43-64.

    56. DeCelles, P. G., and DeCelles, P. C., 2001, Rates of shortening, propagation, underthrusting, and flexural wave migration in continental orogenic systems: Geology, v. 29, p. 135-138.

    55. Garzione, C. N., Quade, J., DeCelles P. G., and English, N. B., 2000, Predicting paleoelevation of Tibet and the Nepal Himalaya from 18O vs. altitude gradients in meteoric water across the Nepal Himalaya: Earth and Planetary Science Letters, v. 183, p. 215-230.

    54. Garzione, C. N., Dettman, D. L., Quade, J., DeCelles, P. G., and Butler, R. F., 2000, High times on the Tibetan Plateau: paleoelevation of the Thakkhola graben, Nepal: Geology, v. 28, p. 339-342.

    53. English, N. B., Quade, J., DeCelles, P. G., and Garzione, C. N., 2000, Geologic control of Sr and major element chemistry in Himalayan rivers, Nepal: Geochimica et Cosmochimica Acta, v. 64, p. 2549-2566.

    52. DeCelles, P. G., Gehrels, G. E., Quade, J., LaReau, B., and Spurlin, M., 2000, Tectonic implications of U-Pb detrital zircon ages from the Himalayan orogenic belt, Nepal: Science, v 288, p. 497-499.

    51. Ojha, T. P., Butler, R. F., Quade, J., DeCelles, P. G., Richards, D., and Upreti, B. N., 2000, Magnetic polarity stratigraphy of the Neogene Siwalik Group at Khutia Khola, Farwestern Nepal: Geological Society of America Bulletin, v. 112, p. 424-434.


    The New Mexico Aulacogen

    The region from central Colorado to southwestern New Mexico contains numerous small intrusions of alkali or cabonatite magma of Cambrian to Ordovician age. Carbonatite magmas are magmas that are so rich in carbon dioxide that they solidify into carbonate minerals, and they are rare in the geologic record. But they are believed to be closely associated with highly alkaline magmas. The only known carbonatite volcano in the modern world is Ol Doinyo Lengai volcano in Tanzania, which erupts molten sodium carbonate.

    Alkali dikes are reported in the southern Nacimiento Mountains. A different, but related, kind of mafic dike intrudes an outcrop of the San Pedro Quartz Monzonite along State Road 126 in the northern Sierra Nacimiento Mountains.

    Possible lamprophyre dike in San Pedro Quartz Monzonite. 35 59.672N 106 49.325W

    This dike is prominent enough to be shown on the geologic map for this area. A close examination shows a feature not often seen in mafic dikes.

    There are rather large crystals of orthoclase in the otherwise fine-grained dike rock. These somewhat resemble the distinctive orthoclase crystals of the nearby rapakivi quartz monzonite. A sample:

    Furthermore, while washing the sample to prepare it for its portrait, I realized that there are bluish quartz grains in the rock that are elongated in one direction. (You can see one just above and to the left of the center of the sample.) These features suggest this may be a kind of lamprophyre called vogesite. The geologic map for this area indicates that lamprophyre dikes are present in the quartz monzonite. So there it is.

    Lamprophyres are very low-silica, high-potassium rocks formed in small volumes by very slight melting of the earth’s upper mantle. They are characterized by porphyritic texture, including xenocrysts of feldspar and quartz. Xenocrysts are individual mineral grains that are in some way foreign to the rock, such as grains melted out of the surrounding country rock. Lamprophyres are classified according to the dominant minerals in the ground mass, and a vogesite is a lamprophyre whose ground mass is made up mostly of amphiboles and microcline. That appears to be the case here.

    Lamprophyres are considered a kind of alkali intrusion. This one has not been dated, and there are some hints it has undergone metamorphosis, but it is possible this is a Cambrian-Ordovician alkaline dike.

    The significance of the Cambrian-Ordovician dikes is slightly uncertain, but the best current theory is that, during the breakup of Pannotia, the crust under New Mexico and Colorada was stretched enough to disturb the mantle and bring alkali magma to the surface. This was likely one arm of a triple junction, where stretched crust begins to rift along three directions from a central spreading center. It is common for two of the rifts to develop into full-fledged ocean basins while the third does not quite tear apart. The failed rift is called an aulacogen. The best modern example is the Afar Depression of Ethopia, where the Gulf of Aden and the Red Sea form the other two arms of the triple junction.

    There are some difficulties with this theory. There are no structural hints of the boundaries of the aulacogen, other than evidence of uplift in the Florida Mountains in southern New Mexico about this time. Nor are there any sedimentary formations that can clearly be associated with the infilling of the rift. However, it's the best explanation we have for the burst of alkaline magmatism in a narrow window of time.

    Following the failed aulacogen, the Jemez area was quiescent for roughly one hundred million years, through the Silurian and Devonian Periods. There is no geologic record in the area again, other than a broad detrital zircon peak centered around 420 million years ago (corresponding to the Silurian-Devonian boundary), until the early Mississippian.

    During this interval, the first vascular plants, arthropods, fish, and amphibians appeared in the fossil record. Though possible mollusc tracks are found on land as early as the Cambrian, it was with the evolution of liverworts from filamentous green algae sometime in the Middle Ordovician (470 million years ago) that the dry land of the continents was finally populated with macroscopic life. This was restricted at first to moist environments, since liverworts have no roots, vascular tissue, or stomata. Stomata are openings in the surface of a plant surrounded by a pair of guard cells that allow the plant to balance water loss against access to atmospheric carbon dioxide. Mosses evolved stomata about 453 million years ago. Vascular plants, having true water-conducting tissue, evolved in the early Silurian (about 430 million years ago) and plants with true leaves evolved in the middle Silurian (429 million years ago). The first plants with true seeds appeared late Devonian, 370 million years ago, allowing plants to spread into drier regions and cover the continents.


    Geologic Time Scale

    The geologic time scale began to take shape in the 1700s. Geologists first used relative age dating principles to chart the chronological order of rocks around the world. It wasn't until the advent of radiometric age dating techniques in the middle 1900s that reliable numerical dates could be assigned to the previously named geologic time divisions.

    To help comprehend the divisions of geologic time, some analogies are provided below. Select an analogy:

    Geologic Time Scale as a Calendar Year

    4.6 billion years ago. Scaling this large amount of time to our calendar year, each of the 12 months of the geologic calendar year represents 383 million years (4.6 billion / 12). Generally speaking, each year has 365 days, so each day represents 12.6 million years (4.6 billion / 365) on our geologic calendar. Each day has 24 hours, so one hour represents 525,114 “geologic years” (4.6 billion / [365 × 24]). Each hour has 60 minutes, so one minute represents 8,752 “geologic years” (4.6 billion / [365 × 24 × 60]). Finally, each minute has 60 seconds, so each “geologic second” represents 146 years (4.6 billion / [365 × 24 × 60 × 60]).

    Scaled to our geologic calendar, here are some geologic “holidays”:

    January 1 Formation of Earth
    February 13 Formation of oldest known rocks
    March 27 First recorded forms of life
    November 19 Cambrian “explosion” of hard-shelled life-forms
    November 23 Life moves onto land (Ordovician)
    November 26 First mass extinction (end of Ordovician time)
    December 3 Second mass extinction (end of Devonian time)
    December 12 Third and greatest mass extinction of all time (end of Permian time)
    December 15 Fourth mass extinction (Triassic)
    December 15 Dinosaurs become dominant
    December 19 Fifth and most famous mass extinction dinosaurs become extinct
    December 19 Flowering plants begin to cover the landscape
    December 31 Pleistocene ice ages (last 3 hours and 26 minutes)
    December 31, 11:38 pm Homo sapiens (modern humans) appear
    December 31, 11:59 pm Beginning of the geologic time in which we live (Holocene Epoch)

    Geologic Time Scale as Arms Spread

    Geologic History on a Basketball

    The Earth is about 4.5 billion years old, a number too large for people to conceptualize. If we were to shrink the Earth down to the size of a basketball and compress those 4.5 billion years into a few hours we would be able to observe radical changes. Continents would race around the globe, sink beneath the sea, rise up again, smash into other continents, build mountains, and erode back into the sea. Volcanoes would continually erupt and then quickly be weathered away. An astounding array of life would evolve and most of it would pass into extinction seconds later. Asteroids would occasionally slam into Earth. Indeed, the Earth would look like an extraordinarily dynamic little sphere before us.


    From our reference point, change of this magnitude is hard to appreciate. Yet if we begin to grasp the immensity of geologic time, we can begin to recognize the changing nature of Earth.